近些年來國內外尋找新能源的熱情日益高漲，其中生物能源就是大家關注的焦點之一。利用微藻裂解水產生氫氣是科學家追求的一種非常理想的產氫途徑。盡管從1970年代就開始受到關注，但真正取得突破性進展還是自從2000年后發(fā)現缺硫能夠極大促進綠藻產氫開始的。

近期，德國科研人員在Planta上撰文報道了一種新的促進微藻產氫的方法：缺氮處理也可以促進微藻產氫。（Philipps G, Happe T, Hemschemeier A., Nitrogen deprivation results in photosynthetic hydrogen production in Chlamydomonas reinhardtii. Planta, 2011, in press）

單細胞綠藻萊茵衣藻能夠通過光合電子傳遞利用[FeFe]-氫酶HYD1從鐵氧還蛋白PetF接受電子從而產氫。盡管HYD1對于氧氣極度敏感，但是當對萊茵衣藻進行缺硫培養(yǎng)時，能夠持續(xù)產生相對較高的光合產氫量。此時一個重要的電子源來自淀粉的氧化以及隨即的電子向PQ庫的非光化學傳遞。本文中作者對衣藻進行缺氮處理，這種處理能夠導致淀粉和脂類在綠藻體內的積累。光系統(tǒng)II （PSII） 的光化學活性在起初的時間里維持較高的水平，這就導致與缺硫細胞相比PSII高活性能多持續(xù)約2天。此外，盡管缺氮細胞中積累了大量的淀粉，但產氫量和淀粉降解量均明顯低于缺硫細胞。從缺硫和缺氮這兩種培養(yǎng)條件轉換到黑暗條件時，淀粉降解的速率具有可比性。在缺硫條件下，用甲基紫精 （MV） 處理光照的細胞能夠顯著提高光系統(tǒng)II的光化學活性，但在缺氮細胞中，甲基紫精的效果變得非常次要。在萊茵衣藻中，由缺氮和低鐵氧還蛋白量導致的細胞色素b6f復合體的降解可能是阻止糖類轉化為氫能的瓶頸因素。

圖1 （a） 氫氣積累量，（b） 離體的氫酶活性，（c） 缺氮和缺硫細胞的HYD1免疫分析

圖2 甲酸鹽、乙醇在培養(yǎng)基中的濃度變化以及糖類在缺氮和缺硫細胞中的濃度變化

圖3 缺硫和缺氮細胞中 （a） PSII量子產量和 （b） D1蛋白含量

圖4 光照的缺硫或缺氮細胞經過或未經甲基紫精處理的PSII量子效率